数据库原理第六章

1、第六章第六章 数据库设计数据库设计 问题的提出 数据库系统、关系数据库基本原理数据库系统、关系数据库基本原理 SQLSQL语言实现数据库应用系统语言实现数据库应用系统 实践实践 局部：什么样的关系模式是好的？局部：什么样的关系模式是好的？ 全局：如何开发一个完整的数据库全局：如何开发一个完整的数据库 应用系统？应用系统？ 理论理论 理论理论 应用应用 总结总结 指导指导 教学内容：教学内容： 数据库设计的基本概念；数据库设计的基本概念； 数据库设计的方法数据库设计的方法; ; 数据库设计的内容与步骤。数据库设计的内容与步骤。 要求学生要求学生 掌握：掌握： 1 1、数据库设计的生命周期法；、数据库设计的生命周期法； 2 2、数据库设计每一阶段的主要、数据库设计每一阶段的主要 任务和提交的文档；任务和提交的文档； 3 3、数据库设计每一阶段采用的、数据库设计每一阶段采用的 方法。方法。 教学重点教学重点 及难点：及难点： 需求分析、概念结构设计、逻辑需求分析、概念结构设计、逻辑 结构设计结构设计 第六章第六章 数据库设计数据库设计 第一节第一节 数据库设计概述数据库设计概述 第二节第二节

2、 需求分析需求分析* * 第三节第三节 概念结构设计概念结构设计* * 第四节第四节 逻辑结构设计逻辑结构设计* * 第五节第五节 物理设计物理设计 第六节第六节 实施与维护实施与维护 第一节第一节 数据库设计概述数据库设计概述 数据库设计数据库设计指的是对于一个给定的应指的是对于一个给定的应 用环境，构造一个最优的数据库模式用环境，构造一个最优的数据库模式, ,并据并据 此建立一个既能反映现实世界信息和信息此建立一个既能反映现实世界信息和信息 联系、满足用户对数据要求和加工要求，联系、满足用户对数据要求和加工要求， 又能被某个又能被某个DBMSDBMS所接受的数据库及其应用所接受的数据库及其应用 系统。系统。 一、什么叫数据库设计一、什么叫数据库设计 二、数据库系统生存期二、数据库系统生存期 数据库应用系统从开始规划、分数据库应用系统从开始规划、分 析、设计、实现、投入运行后的析、设计、实现、投入运行后的 维护到最后被新的系统取代而停维护到最后被新的系统取代而停 止使用的整个期间称为止使用的整个期间称为数据库系数据库系 统的生存期统的生存期。 、定义、定义 (1 1)规划阶段规划阶段

3、 (2 2)需求分析阶段需求分析阶段 (3)概念设计阶段概念设计阶段 (4)逻辑设计阶段逻辑设计阶段 (5)物理设计阶段物理设计阶段 (6)实现阶段实现阶段 (7)运行维护阶段运行维护阶段 、数据库系统生存期的七个阶段、数据库系统生存期的七个阶段 (1)(1)规划阶段规划阶段 进行建立数据库的进行建立数据库的必要性及可性性分析必要性及可性性分析， 确定确定数据库系统在组织中和信息系统中的数据库系统在组织中和信息系统中的地地 位位，以及各个数据库之间的，以及各个数据库之间的联系联系。 文档输出：文档输出： 可行性分析报告可行性分析报告 数据库系统生存期每一阶段的任务和提交的文档数据库系统生存期每一阶段的任务和提交的文档 (2)(2)需求分析阶段需求分析阶段 文档输出：文档输出： 数据流程图和数据字典数据流程图和数据字典 通过通过调查研究调查研究，了解用户的要求，其中包括，了解用户的要求，其中包括: : (a)(a)信息要求信息要求 (b)(b)处理要求处理要求 (c)(c)安安全性和完整性要求全性和完整性要求 (3)(3)概念设计阶段概念设计阶段 建立概念模型，画建立概念模型，画ERER

4、图（独立于计算机和图（独立于计算机和DBMS)DBMS)。 文档输出：文档输出： 实体联系实体联系(ER)图图 (4)(4)逻辑设计阶段逻辑设计阶段 建立结构数据模型，将建立结构数据模型，将ERER模型转化成依模型转化成依 赖于计算机和赖于计算机和DBMSDBMS所支持的结构数据模型所支持的结构数据模型; ; 分为分为DBDB逻辑结构设计逻辑结构设计( (静态静态）和和应用程序设计应用程序设计 ( (动态，可放在第动态，可放在第6 6步步) )。 文档输出：文档输出： 关系模式关系模式 (5)(5)物理设计阶段物理设计阶段 文档输出：文档输出： 物理设计说明书物理设计说明书 设计存储结构和存取方法，包括：设计存储结构和存取方法，包括： (a)(a)确定确定DBDB的存储安排；的存储安排； (b)(b)存取路径的选择和调整；存取路径的选择和调整； (c)(c)确定系统的配臵，如硬件和确定系统的配臵，如硬件和OSOS、 DBMSDBMS等；等； (6)(6)实现阶段实现阶段 输入数据，调试程序并运行、验收；输入数据，调试程序并运行、验收； 文档输出：文档输出： 程序代码程序代码 (7)(7

5、)运行维护阶段运行维护阶段 安全性、完整性的维护，性能监督与安全性、完整性的维护，性能监督与 改进，功能的扩充、改错和升级；改进，功能的扩充、改错和升级； 文档输出：文档输出： 维护报告维护报告 3 3、数据库设计过程的输入和输出、数据库设计过程的输入和输出 输入输入： （1）总体信息需求）总体信息需求 （2）处理需求）处理需求 （3）DBMS的特征的特征 （4）硬件和）硬件和OS的特征的特征 以说明以说明 书的形书的形 式输出。式输出。 输出输出： (1)完整的完整的数据库结构（包括逻数据库结构（包括逻 辑结构和物理结构）；辑结构和物理结构）； (2) 基于数据库结构和基于数据库结构和处理需求处理需求 的应用程序的设计原则的应用程序的设计原则; 4 4、数据库设计方法学、数据库设计方法学 为了保证数据库系统的设计质量，为了保证数据库系统的设计质量， 减少系统运行后的维护代价，数据库减少系统运行后的维护代价，数据库 设计应采用设计应采用规范化设计方法。规范化设计方法。 规范化设计方法规范化设计方法是是运用软件工程运用软件工程 的思想和方法，根据数据库设计的特的思想和方法，根据数据库设计

6、的特 点，提出的各种设计准则与设计规程。点，提出的各种设计准则与设计规程。 常见的数据库设计方法常见的数据库设计方法 基于基于E E- -R R模型的数据库设计方法模型的数据库设计方法 基于基于3NF3NF模型的数据库设计方法模型的数据库设计方法 New orleans (New orleans (新奥尔良新奥尔良) )方法方法 计算机辅助数据库设计方法计算机辅助数据库设计方法(CASE)(CASE) SYBASE公司的公司的PowerDesigner、CA公司的公司的 ERWin、Rational公司的公司的Rational Rose、 Microsoft公司的公司的Visio等。等。 5 5、参与设计的人员、参与设计的人员 (1) 系统分析人员和数据库设计人员：系统分析人员和数据库设计人员：是是 数据库设计的核心人员，自始至终参与数数据库设计的核心人员，自始至终参与数 据库设计，他们的水平决定数据库质量。据库设计，他们的水平决定数据库质量。 (2)用户和数据库管理员：用户和数据库管理员：主要参与需求分主要参与需求分 析和数据库运行维护。析和数据库运行维护。 (3) 程序员：程序员：

7、参与系统实施，负责编制程参与系统实施，负责编制程 序和准备软硬件环境。序和准备软硬件环境。 6. .数据库设计的特点数据库设计的特点 (1)数据库建设是数据库建设是硬件、软件、管理的结硬件、软件、管理的结 合合。数据库建设的基本规律：三分技。数据库建设的基本规律：三分技 术、七分管理、十二分基础数据。术、七分管理、十二分基础数据。 (2)整个设计过程中将整个设计过程中将结构结构(数据数据)设计设计和和 行为行为(处理处理)设计设计密切密切结合起来结合起来。 第二节第二节 需求分析需求分析 对原系统的整个应用情况作全面的、对原系统的整个应用情况作全面的、 详细的详细的调查调查，明确用户的各种，明确用户的各种需求需求， 确定用户的目标（确定用户的目标（新系统的功能新系统的功能），）， 新系统必须考虑将来的新系统必须考虑将来的扩充扩充和和改变改变。 一、需求分析的步骤一、需求分析的步骤 调查的重点是调查的重点是“数据数据”和和“处理处理”， 通过对用户的业务活动调查、收集与分析，通过对用户的业务活动调查、收集与分析， 获得用户对数据库的如下要求：获得用户对数据库的如下要求： 信息要求信息要求

8、: : 即需要存储哪些数据即需要存储哪些数据 处理要求处理要求: : 处理功能、响应时间、处理方式处理功能、响应时间、处理方式 安全性和完整性要求安全性和完整性要求: : 这个阶段分三步进行：这个阶段分三步进行： 需求信息的收集需求信息的收集 需求信息的分析和表达需求信息的分析和表达 评审评审 分析整个用户环境，从数分析整个用户环境，从数 据加工的角度，调研用户业务据加工的角度，调研用户业务 活动，进行数据的收集。活动，进行数据的收集。 1、需求信息的收集、需求信息的收集 调查调查方式：方式： 开座谈会、跟班工作、询问、请人介绍、开座谈会、跟班工作、询问、请人介绍、 设计调查表请用户填写、查阅各种规章、制度、设计调查表请用户填写、查阅各种规章、制度、 票据、合同等资料。票据、合同等资料。 ( () )调查组织机构调查组织机构 了解部门组成和部门的责任了解部门组成和部门的责任 ( () )调查各部门业务处理流程调查各部门业务处理流程 收集数据元素和数据流程需求信息收集数据元素和数据流程需求信息 ( () ) 明确用户对计算机的数据要求和处理要明确用户对计算机的数据要求和处理要 求、安全性

9、完整性要求求、安全性完整性要求 ( () )确定新系统的边界确定新系统的边界 确定哪些功能由计算机完成，哪些功能由人确定哪些功能由计算机完成，哪些功能由人 工完成（人机界面），由计算机完成的功能就是工完成（人机界面），由计算机完成的功能就是 新系统应该实现的功能。新系统应该实现的功能。 调查内容：调查内容： 2、需求信息的分析和表达、需求信息的分析和表达 SA方法方法(结构分析法结构分析法)：用自顶向下、逐用自顶向下、逐 层分解的方式分析系统，处理功能逐级分层分解的方式分析系统，处理功能逐级分 解，直到将系统工作过程表达清楚为止。解，直到将系统工作过程表达清楚为止。 SA方法将任何一个系统都可抽象为如图所方法将任何一个系统都可抽象为如图所 示的形式：示的形式： )数据流图数据流图(DFD) 数据流图：数据流图：用图形表达用图形表达数据数据和和处理处理的关系。将的关系。将 业务工作流程以一种明确而又易于理解的形式业务工作流程以一种明确而又易于理解的形式 表示出来。一般在业务流程图基础上绘制。表示出来。一般在业务流程图基础上绘制。 SA方法用方法用数据流图数据流图描述数据和处理过程的关系，描述数据和处理过程的关系， 用用判定树或判定表判定树或判定表描述处理逻辑，用描述处理逻辑，用数据字典数据字典来来 描述数据。描述数据。 原始原始 成绩成绩 输入输入 查询分析查询分析 打印打印 最后最后 成绩成绩 各种各种 成绩成绩 表表 统计表统计表 原始成绩表原始成绩表 一个简单的一个简单的DFDDFD 教教 师师 教务教务 最后成绩表最后成绩表 名次表名次表 统计表统计表 学生学生 名次表名次表 )数数 据据 字字 典典 数据字典数据字典（DD）提供对数据库数据）提供对数据库数据 描述描述的集中管理，它的处理功能是存储和的集中管理，它的处理功能是存储和 检索检索元数据元数据（即数据的描述，不是数据本（即数据的描述，不是数

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